柴油机中氮氧化合物(NOX)的生成机理及影响因素

2019-09-23 08:32:19
0 引言
  柴油机一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的排放比汽油机低很多,但其过量空气系数很高,且燃烧过程中产生高温,导致NOX大量生成。人吸入NOX后出现眩晕、无力等病症,严重时出现窒息;另外,NOX还会与HC一起引起光化学反应,造成更严重的危害。
  本文将主要介绍NOX的生成机理及影响因素,以期为NOX的控制提供一定的指导意义。
  1 生成机理
  NOx是指燃烧过程中氮的各种氧化物,主要包括NO和NO2,其中NO的量相对较多。根据泽尔多维奇理论,在高温、高压和富氧的环境下,NO的化学反应链为:
  O2→2O (1)
  O+N2→NO+N (2)
  N+OH→NO+H (3)
  由于O2的化学反应活性大于N2的化学反应活性,O2的分解相对更加的容易,所以上述链式反应的开始是O2首先在高温下分解为O原子,随后由O原子激发其他链式反应。
  由反应2可以看出,NO是O原子切断N2分子的化合键生成的。温度对于化学反应O+N2→NO+N的反应速率影响较大,因此降低柴油机的最高燃烧温度有助于抑制O+N2→NO+N的反应速率,降低NOX的排放。同时,氧浓度对于化学反应O+N2→NO+N的反应速率也由一定影响。此外,由于化学反应需要时间,所以氮和氧在高温中滞留的时间也是影响NOX生成的一个因素。
  综上所述,降低柴油机的最高燃烧温度、降低化学反应区域的氧浓度、降低氮和氧在高温中滞留的时间,均可降低柴油机NOX的生成率。
  从图1中可以看出:在过量空气系数>1的稀混合气区,NOX生成率随温度的升高而迅速增大。在过量空气系数<1的浓混合气区,NOX生成率随氧浓度的减小而急剧降低。
  分析上图得出结论:对于稀混合气,温度对于NOX的生成影响较大;对于浓混合气,氧浓度对于NOX的生成影响较大。
  2 影响柴油机NOX排放的因素
  柴油机与汽油机的主要区别之一是,汽油机是预混合燃烧,柴油机是边喷射、边混合、边燃烧。柴油机的喷射、混合、燃烧基本是同时进行的,因此其混合时间极短,燃油分布不均匀,燃烧成分复杂、多变。在柴油机众多的工况中,影响NOX排放的因素有:
  (1)喷油提前角。实验表明,当喷油提前角在20°曲轴转角时,NOX生成率最大。减小喷油提前角,推迟燃烧,降低燃烧温度,可以减少NOX的排放量。但是推迟燃烧的方式会造成燃烧不充分,使燃油消耗量增加。
  (2)放热模式。柴油机的放热规律包括传统放热模式和低排放放热模式两种。传统放热模式是指在压缩上止点之前便出现一个放热率峰值,使柴油机的最大爆发温度升高,NOX生成率较高。随后出现一个较为平缓的放热率线,此过程会拉长燃烧过程,导致柴油高温裂解,使微粒的排放量增加
  低排放放热模式是指在压缩上止点之后开始急剧放热,此时第一放热峰值较低,使柴油机的最大爆发温度较低,NOX生成率较低。随后扩散燃烧速度较快,燃烧很快结束,NOX缺乏足够的生成时间,NOX生成率较低。
  (3)负荷。负荷增大使可燃混合气的平均空燃比减小,燃烧压力和温度提高,NOX生成率提高。当负荷超过某一限度时,由于燃烧室内缺乏氧气,导致燃烧恶化,使PM生成率提高,NOX生成率降低。
  (4)转速。NOX生成率受转速影响较小。对于非增压柴油机,由于低转速下,NOX有足够的反应时间,故最大转矩转速比标定转速下的NOX生成率高。
  3 结语
  NOX是柴油机主要排放污染物之一,其生成受到柴油机喷油定时、放热规律、负荷、转速等多种因素的影响。为了控制柴油机中NOX的排放,目前主要的技术是废气再循环(EGR)、选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原法(SNC)等技术。但目前这些技术的成本(经济成本、动力成本)较高,预计以后随着低温燃烧等技术的成熟,会为降低柴油机NOX的排放提供更加完善的技术。
  参考文献:
  [1]周松,马强,李晓波.内燃机一氧化氮生成机理及计算研究[J].哈尔滨工程大学学报,1997(04).
  [2]沈伯雄,王成东等.控制氮氧化物排放的低温SCR催化剂及工程应用[J].电站系统工程,2006(04).
  [3]王忠俊,张凌.柴油机排放及控制技术[J].船海工程,2004(04). 


  氮氧化合物beplay安卓版仪  氮氧化物beplay安卓版仪  氮氧化合物浓度beplay安卓版仪  氮氧化物浓度beplay安卓版仪  氮氧化物浓度检测仪  氮氧化合物检测仪  锅炉氮氧化合物beplay安卓版仪  氮氧化合物浓度beplay安卓版仪  氮氧化合物分析仪  锅炉用氮氧化物分析仪  氮氧化物分析仪  在线式氮氧化物分析仪  在线式氮氧化物beplay安卓版仪  氮氧化合物beplay安卓版仪厂家  氮氧化物beplay安卓版仪厂家  氮氧化合物浓度beplay安卓版仪厂家  氮氧化物浓度beplay安卓版仪厂家  氮氧化物浓度检测仪厂家  氮氧化合物检测仪厂家  锅炉氮氧化合物beplay安卓版仪厂家  氮氧化合物浓度beplay安卓版仪厂家  氮氧化合物分析仪厂家  锅炉用氮氧化物分析仪厂家  氮氧化物分析仪厂家  在线式氮氧化物分析仪厂家  在线式氮氧化物beplay安卓版仪厂家  

关于我们

深圳市艾方立科技有限公司成立于2014年,是专注于是一家以智慧环保beplay安卓版为中心,融合物联网、云计算,人工智能,大数据、移动互联网等新一代信息技术企业,艾方立以研发生产扬尘污染监控系统、城市网格化微型站、挥发性有机物VOCs在线系统、负氧离子beplay安卓版站、气象beplay安卓版站、土壤墒情站、氮氧化物beplay安卓版系统、物联网环境传感器、油烟beplay安卓版系统、室内智能环境系统、噪声自动beplay安卓版站、自主开发智慧工地平台、污染源在线beplay安卓版系统、生态环境大数据可视平台为重点业务的研发生产销售型企业。

详细介绍

联系我们

  • 工厂地址:深圳市宝安区宝安大道8210号20楼B3
  • 188 2384 1006
  • 0755-2376 5183
  • aifli@aifli.com
  • http://www.hwwxcc.com